王體春，許楓魁

（南京航空航天大學 機電學院, 江蘇 南京 210016）

無人駕駛汽車是一種輪式移動機器人，主要通過計算機系統(tǒng)的智能駕駛員來實現(xiàn)無人駕駛的目標，具有功能多元、便捷高效、安全穩(wěn)定的特點。隨著人工智能技術(shù)、5G通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們在車內(nèi)的活動軌跡將被改變，汽車內(nèi)飾設(shè)計將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。有關(guān)汽車內(nèi)飾設(shè)計的方法有很多種，近年來國內(nèi)外對汽車內(nèi)飾設(shè)計提出了許多新的研究成果。如郝瑞敏[1]從汽車內(nèi)飾設(shè)計的構(gòu)成入手，分析了汽車內(nèi)飾設(shè)計中設(shè)計理念、硬件樣式設(shè)計、總布置、色彩材質(zhì)以及人機交互5個層次的關(guān)系和特點；劉璐[2]從事理學的角度研究了中產(chǎn)階級的生活方式，探索符合中產(chǎn)階級用戶生活方式的未來十年的內(nèi)飾設(shè)計；遲瑞豐等[3]基于場景研究來思考用戶需求，并將用戶體驗作為設(shè)計評價的標準，為汽車內(nèi)飾設(shè)計打開一條新的思考路徑；黃穎捷等[4]通過對汽車內(nèi)飾造型的認知模式研究，提出在創(chuàng)新模式下的汽車內(nèi)飾認知模型，為汽車內(nèi)飾設(shè)計提供了一個新的設(shè)計方法；LI H Z等[5]以感性工學的理論為基礎(chǔ)，基于計算機輔助設(shè)計把汽車內(nèi)飾設(shè)計要素的感性詞匯與設(shè)計要素的圖片庫相映射，有助于根據(jù)客戶的感性需求進行汽車內(nèi)飾設(shè)計；李明等[6]提出了基于CMF理論的內(nèi)飾設(shè)計思路，從色彩、材料和工藝3個方面來論述對汽車內(nèi)飾設(shè)計的可行性，更加貼合使用者對汽車內(nèi)飾的功能需求和心理需求。

然而，目前能對無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計復雜問題進行明確量化和評價的模型體系和設(shè)計方法還不多見?？赏貙W已經(jīng)被應(yīng)用到許多的設(shè)計領(lǐng)域，尤其在產(chǎn)品設(shè)計[7-8]、建筑設(shè)計[9]、景觀設(shè)計[10]以及包裝設(shè)計[11]等領(lǐng)域，其為無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計提供了方法借鑒，運用可拓學的創(chuàng)新方法可以有效解決無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計中一些復雜的矛盾問題和無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案難以定量分析和評價的問題。

1 內(nèi)飾方案生成

1.1 問題的界定模型

(1) 界定目標。

在無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計中，常見的目標為用戶的需求，比如：用戶要求內(nèi)飾有娛樂休閑、休息睡眠等需求。無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計目標的準確設(shè)定是設(shè)計出符合用戶需求的內(nèi)飾設(shè)計的關(guān)鍵。無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計目標用G表示。

(2) 界定條件。

目標界定之后，就要對條件進行分析與界定，無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計的條件為設(shè)計定位，比如：該內(nèi)飾設(shè)計面向的用戶類型、用戶使用內(nèi)飾的目的、內(nèi)飾上市的時間等，在眾多條件中，有些條件是與目標相容的，有些條件是與目標相矛盾的，對所有的條件，都必須進行明確的界定，條件用L表示。

(3) 界定問題和建立問題的可拓模型。

在設(shè)計定位下，已有的無人駕駛汽車內(nèi)飾不能滿足用戶需求，稱為矛盾問題，否則稱為非矛盾問題，設(shè)問題為P，則可建立無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計可拓模型：P=G?L。

1.2 共軛分析

根據(jù)物的共軛性，產(chǎn)品設(shè)計Om一般都具有實部re(Om)和 虛部i m(Om) 、 軟部s f(Om)和 硬部h r(Om)、潛部it(Om)和 顯部a p(Om)、 負部n gc(Om)和 正部p sc(Om)，并且它們可以相互影響、相互轉(zhuǎn)化[12]。在進行無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計分析時，必須從這四個角度入手，才能全面地了解無人駕駛汽車內(nèi)飾，可以用模型表示為

(1) 無人駕駛汽車內(nèi)飾的虛部和實部。

在無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計中，無人駕駛汽車內(nèi)飾的物質(zhì)性部分是它的實部，而其非物質(zhì)性部分則是它的虛部，無人汽車內(nèi)飾設(shè)計要虛實結(jié)合，其實部、虛部及其相應(yīng)的特征和量值如表1所示。

表1 無人駕駛汽車內(nèi)飾的實部和虛部Table1 Real and imaginary parts of self-driving car interiors

(2) 無人駕駛汽車內(nèi)飾的軟部和硬部。

在設(shè)計無人駕駛汽車內(nèi)飾時要考慮軟部和硬部之間的相互作用和相互影響[13-14]。無人駕駛汽車內(nèi)飾軟、硬部及其相應(yīng)的特征和量值如表2所示。

表2 無人駕駛汽車內(nèi)飾的軟部和硬部Table2 The soft and hard parts of self-driving car interiors

(3) 無人駕駛汽車內(nèi)飾的潛部和顯部。

無人駕駛汽車內(nèi)飾里面有許多功能，包括無人駕駛汽車內(nèi)飾的使用功能和輔助功能，這些功能一般在內(nèi)飾設(shè)計階段已經(jīng)做了明確的要求，但是由于無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計里面具有很多功能，因此無人駕駛汽車內(nèi)飾可以有很多潛在的功能，在一定條件下，這些潛在的功能就會顯化。無人駕駛汽車內(nèi)飾潛、顯部及其相應(yīng)的特征和量值如表3所示。

表3 無人駕駛汽車內(nèi)飾的潛部和顯部Table3 The submarine and display of the interior of the self-driving car

(4) 無人駕駛汽車內(nèi)飾的負部和正部。

在設(shè)計無人駕駛汽車內(nèi)飾時，既要考慮無人駕駛汽車內(nèi)飾的正部，又要考慮無人駕駛汽車內(nèi)飾的負部。無人駕駛汽車內(nèi)飾具有多個特征，對用戶有利的部分是正部，對用戶不利的部分是負部。無人駕駛汽車內(nèi)飾正、負部及其相應(yīng)的特征和量值如表4所示。

表4 無人駕駛汽車內(nèi)飾的正部和負部Table4 Positive and negative parts of self-driving car interiors

1.3 發(fā)散規(guī)則和變換

(1) 發(fā)散規(guī)則。

無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計的發(fā)散分析是旨在從一個用基元表示的內(nèi)飾的部件或內(nèi)飾的功能或內(nèi)飾部件之間的關(guān)系出發(fā)，拓展出多個基元，為解決矛盾問題提供多種可選擇的途徑，得到無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計的多種設(shè)計方案。發(fā)散規(guī)則如下。

發(fā)散規(guī)則1：由一個無人駕駛汽車內(nèi)飾基元，可以拓展出多個同對象不同特征不同量值的內(nèi)飾基元，即“一對象多特征多量值”，用基元表示為

式中：“ →”表示無人駕駛汽車內(nèi)飾基元的發(fā)散符號。

發(fā)散規(guī)則2：由一個無人駕駛汽車內(nèi)飾基元，可以拓展出多個不同對象同特征不同量值的內(nèi)飾基元，即“多對象一特征多量值”，用基元表示為

發(fā)散規(guī)則3：由一個無人駕駛汽車內(nèi)飾基元，可以拓展出多個同對象同特征不同量值的內(nèi)飾基元，即“一對象一特征多量值”，用基元表示為

發(fā)散規(guī)則4：由一個無人駕駛汽車內(nèi)飾基元，可以拓展出多個不同對象不同特征同量值的內(nèi)飾基元，即“多對象多特征一量值”，用基元表示為

發(fā)散規(guī)則5：由一個無人駕駛汽車內(nèi)飾基元，可以拓展出多個同對象不同特征同量值的內(nèi)飾基元，即“一對象多特征一量值”，用基元表示為

在基于可拓學進行汽車內(nèi)飾設(shè)計時，有時可以只用某一發(fā)散規(guī)則，有時需要綜合應(yīng)用若干個規(guī)則才能解決不相容問題，從而獲得使用戶需求得到滿足的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案，這樣的發(fā)散過程形成了一種樹狀結(jié)構(gòu)，稱為發(fā)散樹。無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計發(fā)散樹的模型為

(2) 可拓變換。

無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計的置換變換是對無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計中的內(nèi)飾部件或功能或部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系進行基元的量值或?qū)ο蠡蛱卣鞯闹脫Q變換。

對無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計中的內(nèi)飾部件或功能或部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的基元的量值換成另外一個量值的變換，記作

對無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計中的內(nèi)飾部件或功能或部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的基元的對象換成另外一個對象的變換，記作

對無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計中的內(nèi)飾部件或功能或部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的基元的特征換成另外一個特征的變換，記作

1.4 算法實現(xiàn)

運用可拓學進行無人駕駛汽車內(nèi)飾方案設(shè)計，主要步驟如下。

Step1：從用戶的需求出發(fā)，建立矛盾問題的可拓模型，確定無人駕駛汽車內(nèi)飾D的功能，形成功能事元集{Af}；

Step2：確定要實現(xiàn)這些功能事元的無人駕駛汽車內(nèi)飾D的性質(zhì)特征元集{(cg,vg)}和實義特征元集{(cr,vr)}，性質(zhì)特征元集是指要實現(xiàn)無人駕駛汽車內(nèi)飾D的功能，該內(nèi)飾應(yīng)該具備的性質(zhì)特征，而實義特征元集是要使無人駕駛汽車內(nèi)飾D的性質(zhì)特征元集實現(xiàn)，該內(nèi)飾所要具備的實義特征元集。

Step3：由實義特征元集 { (cr,vr)}，作實義物元集{(Or,cr,vr)} ，確定要設(shè)計的無人駕駛汽車D的硬部hrO和軟部 s fO；

Step4：根據(jù)對無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計的需求，同時考慮無人駕駛汽車內(nèi)飾的潛功能要求、顯功能要求和關(guān)于功能為正值、負值的部分，確定待設(shè)計的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計D的潛部 i tO、 顯部 a pO、正部pscO和 負部 n gcO；

Step5：運用可拓變換獲得滿足用戶需求的無人駕駛內(nèi)飾設(shè)計方案，使無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計D具有所要求的功能，同時減少內(nèi)飾設(shè)計方案帶來的負作用，然后判斷這些無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案是否使原矛盾問題化解，如果無法化解，則繼續(xù)進行可拓變換，直到矛盾問題得以化解；

Step6：由上述過程，獲得無人駕駛汽車內(nèi)飾D的若干設(shè)計方案 {M}={D1，D2，···，Dn}，之后進行無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案表達；

Step7：確定無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案評價指標和評價指標權(quán)系數(shù)，對生成的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案{M}進行綜合優(yōu)度評價，確定較優(yōu)的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案。

2 優(yōu)度評價

2.1 評價指標體系建立

本文本著系統(tǒng)、全面、科學、典型等原則結(jié)合現(xiàn)有文獻并和行業(yè)內(nèi)專家、設(shè)計師經(jīng)過“頭腦風暴”共同討論、分析、篩選、確定出3個一級評價指標以及9個二級評價指標。具體評價指標和指標說明如表5所示。

表5 評價指標和評價指標說明Table5 Evaluation index and evaluation index description

2.2 權(quán)重獲取

本文采用了層次分析法對評價指標體系進行權(quán)重賦值。層次分析法可以充分體現(xiàn)無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計評價的層次性、各指標間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及對整體評價的影響程度。

首先根據(jù)專家打分結(jié)果加權(quán)平均后，得到判斷矩陣；接著運用和積法計算各判斷矩陣的最大特征值和特征向量，并對特征向量進行歸一化，得到權(quán)重排序，依據(jù)各個層次的權(quán)重排序，得出權(quán)重總排序；然后對權(quán)重向量進行一致性檢驗；最后通過Python編程求解各評價指標權(quán)重，如表6所示。

表6 層次分析法得出各評價指標權(quán)重Table6 Analytic hierarchy process to get the weight of each evaluation index

2.3 關(guān)聯(lián)函數(shù)生成

關(guān)聯(lián)函數(shù)能夠刻畫無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案具有某種性質(zhì)的程度，建立實域上的關(guān)聯(lián)函數(shù)，使它能定量、客觀地表述無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案具有某種性質(zhì)的程度及其量變與質(zhì)變的過程。無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計相關(guān)域定義如下：(1) 標準正域，也稱為滿意區(qū)間：X0=〈a0,b0〉表示內(nèi)飾的得分在這個區(qū)間內(nèi)是用戶最滿意的。(2) 過渡正域，也稱為可接受區(qū)間：X+=X?X0=〈a,a0〉∪〈b0,b〉表示內(nèi)飾得分在這個區(qū)間內(nèi)是用戶可以接受的。(3) 正域：X=X++X0=〈a,b〉 。(4) 過渡負域：X?=?X=〈c,a〉∪〈b,d〉。(5) 增廣域：正域和負域的并區(qū)間，記作=〈c,d〉。設(shè)滿意區(qū)間X0中某一點x0為最優(yōu)點，建立關(guān)聯(lián)函數(shù)為

設(shè)待評價無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計Zj(1,2,3,···,m) 關(guān)于某個衡量指標M Ii(i=1,2,3,···,n)的關(guān)聯(lián)度，分別為ki(xj) ，則Zj關(guān)于M Ii的規(guī)范關(guān)聯(lián)度為

設(shè)對任一無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計Zj(j=1,2,3,···,m) 衡 量 指 標 集 為M I={MI1，MI2，···，MIn}，Zj關(guān)于 MIi的 規(guī)范關(guān)聯(lián)度為：Ki(xj)(i=1,2,3,···,n;j=1,2,3,···,m)，M Ii的 權(quán)系數(shù)為ai，則優(yōu)度定義為

2.4 評價算法實現(xiàn)

本文使用多級優(yōu)度評價方法，基于專家評判和層次分析法所得到各個評價指標的權(quán)重，對不同的設(shè)計方案進行定性定量分析，從而確定無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案的優(yōu)劣。基于可拓理論的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計優(yōu)選算法步驟如圖1所示。

圖1 基于可拓理論的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計優(yōu)選算法Fig.1 Optimization algorithm for interior design of driverless cars based on extension theory

3 案例分析

針對日漸成熟的無人駕駛汽車技術(shù)，以基于2030年90后父母、孩子和寵物狗一起去近郊旅游的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計為例，通過滿足一個典型家庭的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計需求，以便能滿足類似家庭的內(nèi)飾設(shè)計需求。

1) 問題的界定過程。

(1) 問題模型。

針對90后父母、孩子和寵物狗去近郊旅游的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計這一項目，首先找出問題(P)，目標(G)和條件(L)。項目的問題是設(shè)計90后父母、孩子和寵物狗去近郊旅游的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計，核心目標是設(shè)計符合90后父母、孩子和寵物狗去近郊旅游需求的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計。

(2) 界定目標。

設(shè)計的無人駕駛汽車內(nèi)飾應(yīng)符合90后父母、孩子和寵物狗去近郊旅游的需求，根據(jù)目標用戶需求定義可知，其需求應(yīng)該包括休息睡眠、娛樂休閑、符合審美、情感互動，其模型用事元表示為

(3) 界定條件。

根據(jù)本文無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計定位，建立無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計條件物元為

(4) 建立問題的可拓模型。

由于現(xiàn)有的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計沒有針對90后父母、孩子和寵物狗去近郊旅游的內(nèi)飾設(shè)計，所以此問題是符合90后父母、孩子和寵物狗去近郊旅游的內(nèi)飾需求和現(xiàn)有的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計構(gòu)成矛盾問題，屬于不相容問題，問題模型表述為P=G↑L。

2) 功能事元模型。

設(shè)待設(shè)計的無人駕駛汽車內(nèi)飾為D，將上述的需求進行功能事元形式化建模為

3) 確定待設(shè)計的無人駕駛汽車內(nèi)飾D的性質(zhì)特征元集和實義特征元集。要實現(xiàn)上述功能，D必須具有如下性質(zhì)特征元集：

而要使上述性質(zhì)特征元集實現(xiàn)，無人駕駛汽車內(nèi)飾D必須具有如下實義特征元集：

確定待設(shè)計的無人駕駛汽車內(nèi)飾D的硬部和軟部，構(gòu)造無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計的硬部物元為

構(gòu)造待設(shè)計的無人駕駛汽車內(nèi)飾D的軟部關(guān)系元為

4) 結(jié)合1.2小節(jié)的共軛分析，可構(gòu)造待設(shè)計無人駕駛內(nèi)飾D的顯部、潛部、正部和負部為

5) 基于共軛分析并利用式(2)～(7)對待設(shè)計無人駕駛汽車內(nèi)飾D的軟部進行發(fā)散分析。

同理，對待設(shè)計的無人駕駛汽車內(nèi)飾D的硬部進行發(fā)散分析如下：

6) 運用式(8)～(10)對發(fā)散結(jié)果實施可拓變換，可以獲得相應(yīng)的無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意。

(1) 對R2sf、M2hr、M3hr、M4hr、M5hr、M6hr、M7hr、M8hr進行可拓變換：

T11R2sf=R22sf，T12R2sf=R232sf，T13M1hr=M11hr，

T14M2hr=M22hr，T15M3hr=M32hr，T16M5hr=M53hr，

T17M6hr=M62hr，T18M7hr=M71hr，T19M8hr=M81hr

其中T1n，(n=1,2,···,9)表示第1個無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意的內(nèi)飾基元第n次置換變換。

進而獲得無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意模型：

D1=R1sf∧R22sf∧R232sf∧R3sf∧M11hr∧M22hr∧

M32hr∧M4hr∧M53hr∧M62hr∧M71hr∧M81hr∧

A2it∧A4it

由此可獲得無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意為：內(nèi)飾的布局設(shè)計為寵物窩在左部，沙發(fā)在中上部，座椅在右部且在沙發(fā)前面60 cm位置，沙發(fā)和寵物窩是密切搭接關(guān)系，桌板在沙發(fā)前面30 cm的位置，桌板與地板的關(guān)系是鑲嵌關(guān)系，可以通過升降器上升變?yōu)樽腊?，桌板可以通過手勢的交互方式進行控制；造型簡潔且材料為塑料的橙紅色門板可以通過觸控操作進行播放音樂；造型圓潤且材料為織物的座椅可以給用戶提供休息的空間，其交互方式為觸控，顏色為白色；黃色的地板造型平整且材料為木質(zhì)；造型圓潤且為玻璃材質(zhì)的黑色桌板，可用于置物；造型圓潤且材料為織物的白色沙發(fā)可以給用戶提供休息的空間，其交互方式為觸控，沙發(fā)椅子下方的空間可以儲物或可以給寵物提供鉆洞的娛樂場所；造型圓潤的亞克力橙色燈可用于照明，交互方式為語音；造型簡潔且材料為玻璃材質(zhì)的黑色屏幕是內(nèi)飾的智能中心，可以通過手勢來進行控制。圓潤飽滿的黃色木質(zhì)寵物窩可以給寵物提供休息的空間，可以通過觸控對寵物窩進行控制。

(2) 對R1sf、M1hr、M2hr、M3hr、M4hr、M5hr、M6hr、M7hr、M8hr進行可拓變換：

T21R1sf=R141sf，T22M1hr=M13hr，T23M2hr=M21hr，

T24M3hr=M33hr，T25M4hr=M43hr，T26M5hr=M52hr，

T27M6hr=M61hr，T28M7hr=M72hr，T29M8hr=M82hr

其中T2j，(j=1,2,···,9)表示第2個無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意的內(nèi)飾基元第j次置換變換。

進而獲得無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意模型：

D2=R141sf∧R5sf∧R8sf∧M13hr∧M21hr∧M33hr∧

M43hr∧M52hr∧M61hr∧M72hr∧M82hr∧A1ap∧

A3it∧M1psc

由此可獲得的內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意為：內(nèi)飾的布局設(shè)計為寵物窩在沙發(fā)兩側(cè)5 cm的位置，座椅和沙發(fā)是對立分開的狀態(tài)，沙發(fā)可以通過滑軌移動和座椅進行拼接，座椅底下為儲物空間，桌板在座椅上方20 cm的位置；造型為家居風格且材料為塑料的白色門板可以通過語音操作進行播放音樂；造型圓潤且材料為織物的座椅可以給用戶提供休息的空間，其交互方式為觸控，顏色為淡綠色；黃色的地板造型平整且材料為木質(zhì)；造型圓潤且為木質(zhì)的黃色桌板，可用于置物，其交互方式為觸控；造型圓潤且材料為織物的白色沙發(fā)可以給孩子提供休息的空間，其交互方式為觸控；造型圓潤的亞克力橙色燈可用于照明，其交互方式為手勢；造型簡潔且材料為玻璃材質(zhì)的黑色屏幕是內(nèi)飾的智能中心，可以通過觸控來進行控制；簡潔的黃色木質(zhì)寵物窩可以給寵物提供休息的空間，可以通過語音對寵物窩進行控制。

(3) 對R1sf、R2sf、M5hr、M6hr、M7hr、M8hr進行可拓變換：

T31R1sf=R111sf，T32R1sf=R13sf，T33R2sf=R21sf，

T34M1hr=M12hr，T35M4hr=M42hr，T36M5hr=M51hr，

T37M6hr=M63hr，T38M7hr=M73hr，T39M8hr=M83hr

其中：T3i(i=1,2,···,8)表示第3個無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意的內(nèi)飾基元第i次置換變換。

進而獲得無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意模型：

D3=R111sf∧R13sf∧R21sf∧M12hr∧M2hr∧M3hr∧

M42hr∧M51hr∧M63hr∧M73hr∧M83hr∧A2ap

由此可獲得內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意為：內(nèi)飾布局為沙發(fā)疊加在寵物窩上方，沙發(fā)和座椅是前后對立分開距離1.5 m，座椅的前部為腿托，座椅環(huán)繞桌板且桌板鑲嵌到座椅里面；造型簡潔且材料為塑料的白色門板可以通過手勢操作進行觀影；造型圓潤且材料為織物的座椅可以給用戶提供休息的空間，其交互方式為手勢，顏色為白色；黃色的地板造型平整且材料為木質(zhì)；造型圓潤且為玻璃材質(zhì)的黑色桌板，可用于置物，其交互方式為語音；造型圓潤且材料為織物的白色沙發(fā)可以給用戶提供休息的空間，其交互方式為語音；造型圓潤的亞克力藍色燈可用于照明，其交互方式為語音；造型流暢且材料為玻璃材質(zhì)的黑色屏幕是內(nèi)飾的智能中心，可以通過手勢來進行控制；圓潤飽滿的藍色木質(zhì)寵物窩可以給寵物提供休息的空間，可以通過觸控對寵物窩進行控制。

綜上無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意方案集為{M}={D1，D2，D3}，設(shè)計方案如圖2所示。

圖2 3個無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案Fig.2 Three interior design schemes for self-driving car

7) 優(yōu)度評價。

采用文中構(gòu)建的評價指標體系，由用戶、設(shè)計師和專家的綜合打分可得到所有創(chuàng)新評價指標的滿意區(qū)間均為(8，10)，正域為(5，10)，增廣區(qū)間為(1，10)，最優(yōu)點為10。即：創(chuàng)新指標的最優(yōu)點x1=10；滿意區(qū)間X01=(a1,b1)=(8,10) ；正域為X1=(c1,d1)=(5,10)；增廣區(qū)間為=(e1,f1)=(1,10)。

所有美學指標的滿意區(qū)間均為(7，10)，正域為(5,10)，增廣區(qū)間為(1,10)，最優(yōu)點為10。即：美學評價指標的最優(yōu)點x2=10； 滿意區(qū)間X02=(7,10)；正域為X2=(5,10) ；增廣區(qū)間為=(1,10)。

所有實用性指標的滿意區(qū)間均為(6，10)，正域為(5,10)，增廣區(qū)間為(1,10)，最優(yōu)點為10。即：實用性指標的最優(yōu)點x3=10 ；滿意區(qū)間X03=(6,10)；正域為X3=(5,10) ；增廣區(qū)間為=(1,10)。

無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案A、B、C各評價指標經(jīng)專家打分，得分情況如表7所示。

表7 內(nèi)飾設(shè)計方案A、B、C各評價指標專家打分情況Table7 The scoring of the evaluation index experts of the interior design schemes A, B and C of the unmanned car

運用式(11)計算出計算無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案A、B、C各評價指標的關(guān)聯(lián)度如表8所示。運用式(12)將關(guān)聯(lián)度規(guī)范化，得到無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案A、B、C的各評價指標的規(guī)范關(guān)聯(lián)度如表9所示。

表8 內(nèi)飾設(shè)計方案A、B、C各評價指標關(guān)聯(lián)度Table8 Correlation degree of each evaluation index of interior design schemes A, B, C of unmanned car

表9 內(nèi)飾設(shè)計方案A、B、C各評價指標規(guī)范關(guān)聯(lián)度Table9 The correlation degree of each evaluation index specification of the interior design plans A, B, C of the unmanned car

運用加權(quán)求和的方式求出無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案A、B、C的綜合優(yōu)度：K(A)=0.525 942；K(B)=0.599 692；K(C)=0.661 25。

即無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計方案C為無人駕駛內(nèi)飾設(shè)計的最優(yōu)方案。從造型比例、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、布局創(chuàng)新、色彩設(shè)計方面對方案C進行優(yōu)化，優(yōu)化后的手繪效果圖和建模仿真效果圖如圖3所示。

圖3 方案C優(yōu)化后手繪效果圖和建模仿真效果圖Fig.3 Hand-drawn renderings and modeling simulation renderings after the optimization of Scheme C

4 結(jié)論

本文將可拓學理論和無人駕駛汽車內(nèi)飾的設(shè)計實踐相結(jié)合，提出面向無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計問題的界定方法、共軛分析以及方案生成算法。運用算法進行設(shè)計實踐，得出無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計創(chuàng)意，通過構(gòu)建無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計評價指標體系。并基于優(yōu)度評價法進行評價分析，獲得了最優(yōu)的無人駕駛內(nèi)飾設(shè)計方案，為后續(xù)無人駕駛汽車內(nèi)飾設(shè)計提出一種新的設(shè)計思路。